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第六章 常见不良地质作用及其防治
根离子与碳酸氢根离子,它们遇到岩石矿物中的金属离子会 发生反应,生成碳酸盐,而新生成的碳酸盐类均易溶于水, 最终导致岩石逐步被“溶解”。 2)水解作用:指矿物与水的成分起化学作用形成新的化合物。
如正长石经水解后形成高岭土和氢氧化钾,二氧化碳与围岩
矿物相互作用形成碳酸化合物。 (正长石) → 高岭土、硫酸钾、石英
2.阶地的形成
• 河流阶地的类型: (1)侵蚀阶地 (2)堆积阶地 l)上迭阶地 2)内迭阶地 3)嵌入阶地 (3)基座阶地
防护措施可分两类: • 一类是预防性的措施。确定河岸掏蚀破坏地段,同时开展为预 报岸边与其临近地区建筑工程的危险状态而进行的长期动态观 测工作。 • 另一类是整治性措施, • 1)边岸防护,如采取铺砌、抛石、绿化等。 • 2)调节径流以改变水流方向、流速和流量的措施。如丁坝、 顺坝、横墙等。 • 3)蓄洪工程,如兴建水库、大坝等项目。 • 采用整治与预防措施 并举,并按经济技术 指标对比的办法来选 择防护措施时,才能 取得最大的效益。
4)溶解作用:指水直接溶解岩石矿物,使岩石遭到破坏, 如卤化盐类(岩盐、钾盐)、硫酸盐(石膏、硬石 膏)、碳酸
盐类(石灰岩、白云岩等),溶解作用的活跃程度与侵蚀性气
体CO2含量、温度及压力有关。
溶解作用的结果是使岩石中的易溶物质逐渐溶解而随水流
失,导致岩石孔隙增加,使岩石的坚实程度降低,从而更容易 遭受到物理风化作用而破坏。
• 气候因素 主要表现在气温、降水以及生物的繁殖 方面 实际上,影响风化作用的三个主要因素是增强 或减弱物理、化学、生物风化的客观条件。
6.1.4 风化作用的评价与治理 1.风化作用的评价 风化作用对岩石的影响是由表及里的。正常情况下,风化 作用对地表岩石的作用最为强烈,而随着影响深度的不断加深, 风化作用的影响就不断减弱,直至为零。因此,在地壳表层就 会形成一个由不同风化程度岩石组成的壳体,也就是风化壳。 按岩石风化深浅和特征,可将岩石风化程度划分为五级:未 风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。
3.泥石流的形成条件 (1)地形地貌的条件 1)丰富的固体物质来源决定于地区的地质条件 2)泥石流流域的地形特征也很重要。 (2)水文气象条件,主要体现在以下两个方面: 1)短时间内突然性的大量流水 2) 水的作用 (3)人类工程经济活动 6.4.2 泥石流的防治 1.预防措施 1)上游水土保持,植树造林,种植草皮,以巩固土壤, 不受冲刷、不使流失。 2)治理地表水和地下水,修筑排水沟系,如截水沟等, 以疏干土壤或不使土壤受浸湿。 3)修筑防护工程,如沟头防护、岸边防护、边坡防护, 在易产生坍塌、滑坡的地段做一些支挡工程,以加固土层,稳 定边坡。
2.岩石风化的治理措施 岩石风化的治理通常有如下措施: (1) 挖除法 采取挖除部分对建筑物构成较大威胁的风 化严重的岩层。挖除的深度应根据具体工程中岩层的风化程 度、风化因素等指标予以综合确定。 (2) 覆盖法 采用在岩石上覆盖防止风化营力侵袭的材料 来避免风化作用的进行,如覆盖沥青、水泥、粘土层等。 (3)胶结法 针对存在有裂隙的岩石易遭受风化的特点, 在岩石裂隙中灌入水泥、沥青、水玻璃等浆液,胶结堵塞岩 石裂隙,以增强岩石的整体性,从而防止风化。 (4)整平排水法 由于地表水和地下水是引起物理风化 作用和化学风化作用的主要因素,因此,在工程建设区域进 行场地整平并建造排水工程,是防止风化的重要手段。 (5)探槽监测法 对于风化速度较快的岩层,应设置开敞 的风化探槽,以观测岩石的风化速度,从而估算拟建工程开 挖基坑后外露岩石的风化程度。同时应在基坑开挖至设计标 高后立即浇筑基础并分层回填,以加快施工速度,防止风化 作用的不良影响。
米的结构扰动带,称滑动带;在滑动面以下稳定的 岩土体称为滑坡床。 ③ 滑坡后壁:滑坡体滑落后,滑坡后部和斜坡未动 部分之间形成的一个陡度较大的陡壁。
④ 滑坡台地:滑坡体滑落后,形成阶梯状的地面,
其往往向着滑坡后壁倾斜。滑坡台地前缘比较陡的 破裂壁称为滑坡台坎。
⑤ 滑坡鼓丘:滑坡体在向前滑动的时候,受阻形成隆起的小 丘。 ⑥ 滑坡舌:滑坡体的前部如舌状向前伸出的部分。 ⑦ 滑坡裂缝:在滑坡运动时,因滑体各部分移动速度不均匀, 在滑体内及表面产生裂缝;根据受力状况不同,滑坡裂缝可 以分拉张裂缝、鼓张裂缝、剪切裂缝、扇形张裂缝。 ⑧滑坡主轴:为滑坡体滑动速度最快的纵向线,它代表整个 滑坡的滑动方向,可为直线或折线。
2.沉积
6.2.2 河谷与阶地的形成
1.河谷的形成 河谷是指由河流长期侵蚀和堆积作用塑造而成的地步经常 有水流动的线状延伸凹地。河谷由谷底、河床、谷坡、坡缘 及坡麓等要素构成。
河谷的类型: 构造谷:受地质构造控制 侵蚀谷:由于河流冲刷而成 侵蚀谷的形成;(三个阶段) 峡谷型:下切作用 河漫滩型:侵蚀、堆积 成型河谷:漫滩变化,形成了阶地
2)冰劈作用:岩石孔隙或裂隙中的水在冻结成冰时, 体积膨胀(约增大9%),故对围限它的岩石裂隙壁施加 很大的压应力(可达200Mpa),使岩石裂隙加宽加深; 当冰融化时,水沿扩大了的裂隙渗入到岩石更深的内部 并再次冻结成冰。冻结、融化频繁进行,使裂隙加深扩 大,以至使岩石崩裂成为岩屑。
3)盐类结晶和潮解作用 水并不是位移可以堆积在岩缝里 而将岩石裂开的结晶体。许多由于气候干燥而堆积在岩石缝 隙中可溶性盐类,可以同样使得岩石发生开裂现象。当气温 升高,蒸发量加大,这些盐溶液由于过饱和而产生结晶现象, 体积也由于结晶而显著增大,从而对裂隙周边的围岩产生压 力,使得裂隙进一步加大。而随着空气中水分的增多,盐类 结晶便又从空气中吸水而发生潮解,形成的盐溶液便会进一 步沿着加大的裂隙下渗,结晶和潮解的反复作用使得岩石崩 裂成碎块。:
当滑坡停止并经过较长时间后,可以看到:
4.滑坡的形成条件 (1)滑坡发于的内部条件 产生滑坡的内部条件与组成边坡的岩土的性质、结构、 构造和产状等有关。 (2)滑坡发于的外部条件。 主要有水的作用,不合理的开挖和坡面上的加载、振动, 采矿等。 5.滑坡的防治 防治滑坡的措施和方法有: (1)避开 (2)消除或减轻水对滑坡的危害 1)截 2)排 3) 护 4)填 (3)改善滑坡体力学条件,增大抗滑力 减与压、支挡 (4)改善滑带土的性质
6.1.2风化作用类型
依照风化营力的不同,风化作用可分为物理风化作用、化学风化作用和生 物风化作用。
1)温差作用 温度变化是导致岩石风化的最主要因素。由于太阳能辐 射能量的昼夜差异,从而引起岩石发生膨胀和收缩的反复更迭。温度 的变化产生温差,促使岩石膨胀和收缩交替地进行,久之则引起岩石 破裂。仅限于很浅的表层 。
未风化:岩石组织结构未变; 微风化:岩石组织结构基本未变,沿节理面有铁锰质渲染,矿 物质基本来变,无疏松物质; 弱风化:岩石组织结构部分破坏,裂隙面风化较重,矿物质稍 微变质,沿节理面出现矿物风化,坚硬块体有松散物质; 强风化:岩石组织结构大部分破坏,矿物成分已显著变化,长 石、云母大部分已风化成次生矿物,颜色变化,疏松物质与坚 硬块体混杂; 全风化:岩石组织结构已全部破坏,矿物成分除石英外大部分 已风化成土状,基本不含坚硬块体。
2.化学风化作用
化学风化: 岩石在水和各种水溶液的化学作用和有机体的生 物化学作用下所引起的破坏过程。其特点是不仅发生了破碎, 而且化学成分也发生了变化,即岩石发生了质的变化。 包括水化作用、氧化作用、水解作用、溶解作用。
1)碳酸盐化作用 二氧化碳气体是可以溶解于水,其溶解于
水后生成碳酸。因此,溶解有二氧化碳的水中会存在有碳酸
6.3.2 崩塌 陡峻的山崖或岸坡上方的剧烈风化岩土体在水和重力的 作用下,或在地震及工程振动等其它荷载作用下,从边坡高 处突然崩落、塌跨的现象称为崩塌
崩塌会使建筑物遭到毁坏,使公路和铁路被掩埋。带来
重大经济损失。
2.崩塌的防治
崩塌的治理应以根治为原则,当不能清除或根治时,可采取 下列综合措施: 1)遮挡 2)拦截防御 3)支撑加固 4)镶补勾缝 5) 护面 6) 排水 7) 刷坡
3.生物风化 岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用,如植物 根部楔入岩石裂隙、穴居动物掘土、生物的新陈代谢等产生的 有机酸、碳酸和硝酸等的腐蚀作用。 在自然界当中,岩石的风化往往是上述三种作用综合作用 的结果。
6.1.3 岩石风化的影响因素
• 地质因素 岩石矿物成分、自身结构及构造
• 地形地貌 地形起伏及地貌单元的复杂程度
6.4 泥石流 泥石流是山区特有的一种自然地质现象。它是由于降水 (暴雨、融雪、冰川)而形成的一种挟带大量泥砂、石块等固 体物质,突然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大破坏力的 特殊洪流。我国泥石流主要分布于西南、西北和华北山区。
6.4.1 泥石流的分类及形成条件 1.泥石流的基本特征 具有突然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大破坏力的特 点,与一般的滑坡和携砂水流有特征上的区别。 1)和滑坡的比较而言,滑坡发生时,形成的滑坡体与滑床 之间有一破裂面,而泥石流具有水体的流动性,即泥石流与发 生流动的沟床之间没有明显的破裂面。 2)和携砂水流的比较而言,携砂水流在发生流动时的抗剪 强度近乎为零,而泥石流具有土体的结构性,有一定的抗剪强 度。 3)泥石流一般多发于山谷密集而且有暴雨倾泻的地区,发生 时具有较大的动能。 2.泥石流的分类 (1)按其流域的地质地貌特征分类:标准型泥石流、河 谷型泥石流、山坡型泥石流。 (2)按其组成物质分类:泥流、泥石流、水石流。 (3)按其物理力学性质:粘性泥石流、稀性泥石流。
2.滑坡分类以及特征
平移式滑坡:滑动面的许多点同时局部滑动,然后 逐步发展到整体滑动。
按滑坡体的规模大小划分:小型滑坡、中型滑坡、大型 滑坡、巨型滑坡。 按滑坡体的厚度划分:浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡、超 深层滑坡。 按滑坡的主要物质成分分类:堆积层(包括残积、坡积、红 积等成因)滑坡;黄土滑坡;粘土滑坡;岩层滑坡。
6.3 滑坡与崩塌 6.3.1 滑坡 斜坡上的土石体在自身重力作用下失去原有的稳定性, 沿滑坡内部某些滑动面整体向下滑动的现象称为滑坡。滑坡 是边坡变形破坏的一种主要类型,也是在山区公路、铁路、 房屋建筑中经常遇到的一种地质灾害。